導(dǎo)語：如何才能寫好一篇高分子材料的基本概念，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

關(guān)鍵詞：機(jī)械工程材料 高分子材料 教學(xué)改革

Reform and practice on teaching of polymer materials in mechanical engineering materials course

Dong Xufeng， Qi Min， Wang Weiqiang

Dalian university of technology， Dalian， 116024， China

Abstract： In most universities， metal material is the route of mechanical engineering materials course. Polymer materials have been a new type of engineering materials in the recent 50 years. Therefore， it is necessary to increase the proportion of polymer materials and make corresponding reform in the teaching of mechanical engineering materials. In this paper， the reform and practice experience on mechanical engineering materials in Dalian university of technology is introduced. Reforms were made in content， aim， process， method and reference books. The practice results indicated good teaching effect was obtained.

Key words： mechanical engineering materials； polymer materials； teaching reform

機(jī)械工程材料課程是面向非材料專業(yè)學(xué)生開設(shè)的介紹材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)內(nèi)容的課程，涉及專業(yè)包括機(jī)械、化工、船舶、汽車、航空航天等。目前大多數(shù)機(jī)械工程材料課程的講授以金屬材料為主線，內(nèi)容涵蓋金屬材料的化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)、加工工藝與性能之間的關(guān)系等[1，2]。教學(xué)目的是讓非材料專業(yè)學(xué)生了解常用金屬材料的性能、應(yīng)用范圍和加工工藝，初步掌握金屬材料的選用原則與方法，同時能夠?qū)?shí)際工程中與材料相關(guān)的基本問題進(jìn)行正確分析和處理。

1 高分子材料教學(xué)改革原則

20世紀(jì)中期以來，大批新型高分子材料的合成拓展了人類使用材料的范圍。與金屬材料相比，高分子材料具有密度小、比強(qiáng)度高、原料豐富、成型簡單、成本低、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)。近年來一些性能優(yōu)異的高分子材料在諸多領(lǐng)域呈現(xiàn)取代傳統(tǒng)鋼、鐵等金屬材料的趨勢，成為機(jī)械工程材料中不可忽視的一部分[3]。因此，在機(jī)械工程材料課程的教學(xué)過程中，須摒棄完全以金屬材料為主體的授課方法，適當(dāng)增加高分子材料等新型工程材料的比重。因此，我校在2013年對機(jī)械工程材料32學(xué)時課程的教學(xué)計劃進(jìn)行了調(diào)整，將高分子材料部分由之前的2學(xué)時增加到4學(xué)時，并確定了以下改革原則：

1.1 授課內(nèi)容強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)性

高分子材料與機(jī)械類學(xué)生通常接觸到的金屬材料在結(jié)構(gòu)、性能、制備工藝等方面有很大的區(qū)別。向機(jī)械類學(xué)生講授高分子材料，主要目的是讓他們對高分子材料有最基本的了解。在短短4學(xué)時內(nèi)，不可能也沒必要將高分子材料相關(guān)的全部內(nèi)容壓縮講授。這就決定了機(jī)械工程材料課程中高分子材料部分必須側(cè)重于基礎(chǔ)性知識，對于理論性、專業(yè)性太強(qiáng)的知識點(diǎn)必須舍棄?；A(chǔ)性內(nèi)容應(yīng)當(dāng)包括高分子材料的基本概念、分類、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及常用工程高分子材料（工程塑料、工程橡膠及工程纖維）的基本力學(xué)性能[4-6]。

1.2 授課目標(biāo)偏向工程性

高分子材料不僅可作為結(jié)構(gòu)材料使用，也可以作為功能材料使用。對于非材料類專業(yè)的學(xué)生，特別是機(jī)械類專業(yè)的學(xué)生，更關(guān)心材料的力學(xué)性能和應(yīng)用范圍。因此，在課程內(nèi)容的安排上，應(yīng)以與機(jī)械工程有關(guān)的機(jī)械性能為主，給出常用工程高分子材料的基本力學(xué)性能指標(biāo)及適用領(lǐng)域。

1.3 授課過程重視學(xué)生的先修知識

大多數(shù)高校的機(jī)械工程材料課程以金屬材料為主線，在學(xué)習(xí)高分子材料之前，學(xué)生對金屬材料已經(jīng)有基本了解。高分子材料與金屬材料之間存在較大差異，例如：高分子材料的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)以非晶結(jié)構(gòu)為主，而金屬材料則以晶體結(jié)構(gòu)為主；許多高分子材料，特別是橡膠類的高分子材料具有金屬材料所不具備的優(yōu)良彈性等。學(xué)生先修知識的習(xí)慣思維在他們學(xué)習(xí)高分子材料時可能會引起沖突，因此在授課時必須對金屬材料與高分子材料的差異予以考慮。采用與金屬材料對比的方法學(xué)習(xí)高分子材料，有利于幫助學(xué)生澄清概念，更好地掌握高分子材料的知識。

1.4 教學(xué)方式應(yīng)具有高效性

高分子材料課程涉及的概念繁多，容易混淆，對于機(jī)械類學(xué)生而言比較抽象，難以理解。在短短的4學(xué)時內(nèi)，要想讓學(xué)生盡可能多的掌握高分子材料的相關(guān)基本概念，必須摒棄照本宣科或一味講授的教學(xué)方式。通過高效的教學(xué)方式，充分調(diào)動學(xué)生的積極性、主動性，引導(dǎo)學(xué)生思考，方能達(dá)到理想的教學(xué)效果。

1.5 提供擴(kuò)展知識的參考書

由于高分子材料的性能、結(jié)構(gòu)、制備工藝以及表征與金屬材料和陶瓷材料完全不同，而且目前在機(jī)械工程材料中高分子材料部分比例很少。為解決這一矛盾，在章節(jié)后面列出了比較系統(tǒng)的高分子材料性能、內(nèi)容、結(jié)構(gòu)、制備工藝以及表征方面的書籍，以供學(xué)生參考[7，8]。

2 高分子材料教學(xué)改革

根據(jù)以上原則，我們在2013年度的授課過程中對高分子材料的講授進(jìn)行了調(diào)整，具體如下：

（1）授課內(nèi)容及學(xué)時安排：高分子材料的基本概念（高分子、單體、鏈節(jié)，0.5學(xué)時），高分子材料的分類方法（按用途分類，按熱行為分類，按反應(yīng)類型分類，按主鏈結(jié)構(gòu)分類，0.5學(xué)時），高分子材料基本結(jié)構(gòu)（簡單介紹近程結(jié)構(gòu)、遠(yuǎn)程結(jié)構(gòu)、聚集態(tài)結(jié)構(gòu)的概念，0.5學(xué)時）及物理狀態(tài)（玻璃態(tài)、高彈態(tài)和粘流態(tài)，0.5學(xué)時），典型工程塑料的力學(xué)性能和應(yīng)用（1學(xué)時），典型合成橡膠的力學(xué)性能和應(yīng)用（1學(xué)時）。

（2）重點(diǎn)講授常用工程高分子材料（工程塑料、工程橡膠及工程纖維）的基本力學(xué)性能及典型工程高分子材料的適用領(lǐng)域。

（3）授課過程中通過列表等方式將高分子材料的相關(guān)內(nèi)容與金屬材料進(jìn)行對比，一方面避免概念混淆，另一方面突出高分子材料與金屬材料的不同之處。

（4）采用啟發(fā)式教學(xué)模式，通過設(shè)問、模擬實(shí)驗(yàn)、舉例、探究等方法引導(dǎo)學(xué)生思考；在多媒體課件中，采用豐富的圖片、動畫激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性。

3 結(jié)束語

通過機(jī)械工程材料課程中高分子材料的教學(xué)方案改革，學(xué)生對這種新型工程材料有了基本且更為全面的了解，他們深刻認(rèn)識到，高分子材料是機(jī)械工程材料領(lǐng)域中不可忽視的分支。

參考文獻(xiàn)

[1] 文九巴.機(jī)械工程材料[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.

[2] 于永泗，齊民.機(jī)械工程材料[M].大連：大連理工大學(xué)出版社，2012.

[3] 張留成.高分子材料基礎(chǔ)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2011.

[4] 高建綱，宋慶平，丁玉潔，吳之傳.工科非本專業(yè)《高分子化學(xué)》課程的教學(xué)探討[J].高分子通報，2009（5）：63-66.

[5] 韓順玉，柳海蘭.非高分子專業(yè)《高分子化學(xué)》課程教學(xué)實(shí)踐與探討[J].中國科教創(chuàng)新導(dǎo)刊，2010（35）：93.

[6] 詹茂盛，何利軍.“高分子材料課程信息化師生互動教學(xué)方法”研究與實(shí)踐[J].化工高等教育，2004（3）：69-71.

篇2

關(guān)鍵字：高分子材料；化學(xué)

我們先介紹下高分子材料，高分子材料，以高分子化合物為基礎(chǔ)的材料。高分子材料是由相對分子質(zhì)量較高的化合物構(gòu)成的材料，包括橡膠、塑料、纖維、涂料、膠粘劑和高分子基復(fù)合材料。

天然高分子是生命起源和進(jìn)化的基礎(chǔ)。人類社會一開始就利用天然高分子材料作為生活資料和生產(chǎn)資料，并掌握了其加工技術(shù)。如利用蠶絲、棉、毛織成織物，用木材、棉、麻造紙等。19世紀(jì)30年代末期，進(jìn)入天然高分子化學(xué)改性階段，出現(xiàn)半合成高分子材料。1907年出現(xiàn)合成高分子酚醛樹脂，標(biāo)志著人類應(yīng)用合成高分子材料的開始?，F(xiàn)代社會中，高分子材料已與金屬材料、無機(jī)非金屬材料相同，成為科學(xué)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的重要材料。常用的高分子材料按使用特性分為橡膠、纖維、塑料、高分子膠粘劑、高分子涂料和功能高分子基復(fù)合材料等。

高分子材料在我們的生活中使用越來越廣泛，我們可以試著用一些高分子材料的基本知識來解釋生活中碰到的一些高分子材料的特有現(xiàn)象。

一 為什么用塑料繩綁東西會越綁越松

日常生活中，我們經(jīng)常用塑料繩綁東西，可你會發(fā)現(xiàn)，用塑料繩綁東西，我們越想綁緊，可不久會發(fā)現(xiàn)，塑料繩很快好像變長了似的，變得很松垮，于是再使勁綁起，可依然會發(fā)現(xiàn)，過了一會又變松了，這是為什么呢？

這里就要提到一個基本概念---力學(xué)松弛，什么叫力學(xué)松弛呢？應(yīng)力松弛，是指高分子材料在總應(yīng)變不變的條件下，由于試樣內(nèi)部的粘性應(yīng)變隨時間不斷增長，使回彈應(yīng)變分量隨時間逐漸降低，從而導(dǎo)致回彈應(yīng)力隨時間逐漸降低的現(xiàn)象。

我們生活中使用的塑料繩（有的地方叫化學(xué)繩）是由線性的聚乙烯或聚丙烯制成，這類高分子材料是典型的非交聯(lián)線性高分子，在綁緊的過程中，線性的高分子鏈被拉長，表面看起來很緊，但隨著時間的延長，線性高分子鏈發(fā)生了滑移，這種滑移是不可恢復(fù)的，鏈發(fā)生滑移后，塑料繩被拉伸的變長了，開始變得不能綁緊，假如此時再使勁綁緊，則線性鏈繼續(xù)發(fā)生滑移。所以用塑料繩綁東西，綁的越緊最后就會變得越松，松弛發(fā)生的厲害。因此，有經(jīng)驗(yàn)的人用塑料繩綁東西時，都不要綁的太緊，防止線性高分子鏈發(fā)生嚴(yán)重應(yīng)力松弛。

那怎么樣才能避免這種現(xiàn)象呢？要用交聯(lián)的高分子材料，交聯(lián)的高分子材料通過交聯(lián)劑使線性高分子鏈變成了網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，高分子網(wǎng)絡(luò)鏈被拉伸變形后，仍能有力的回復(fù)。如用橡膠繩綁的話會大大改善這種現(xiàn)象，如橡皮筋綁就會好很多，如用交聯(lián)很完善的東西綁，譬如用自行車內(nèi)胎的那種橡膠綁，則基本不會發(fā)生松弛現(xiàn)象，會綁的很緊，不信你試試？

二 早上起床刷牙擠牙膏-擠出脹大

我們早上起來刷牙擠牙膏時，發(fā)現(xiàn)牙膏從牙膏管口寄出時，牙膏好像突然變大了好多？ 這是因?yàn)槭裁丛蚰兀?/p>

這里就涉及到高分子的一個重要特性---蠕變性。所謂高分子的蠕變，蠕變是指材料在恒定載荷作用下，變形隨時間而增大的過程。蠕變是由材料的分子和原子結(jié)構(gòu)的重新調(diào)整引起的，這一過程可用延滯時間來表征。當(dāng)卸去外力時，材料的變形部分地回復(fù)或完全地回復(fù)到起始狀態(tài)，這就是結(jié)構(gòu)重新調(diào)整的另一現(xiàn)象。

牙膏中含有大量的高分子化合物，如濕潤劑、香料、起泡劑等等，這些高分子鏈在牙膏管中是都是呈自然卷曲的，在被擠出牙膏管口那狹小位置時，高分子鏈在管口的作用下被迫發(fā)生鏈的舒展成線性狀態(tài)，在擠出管口后，外力小時，高分子鏈在無外力作用下回自然呈卷曲狀態(tài)，從而使體積變大。

三 泡泡糖要咀嚼后才能吹泡泡

好多人都喜歡吹泡泡糖，剛?cè)胱斓臅r候，比較硬，后來不斷的咀嚼后泡泡糖就變得很軟，居然能吹出泡泡來？這又是為什么呢？這里我們又要學(xué)到一個高分子材料特有的特性---玻璃化轉(zhuǎn)變。

一般來說，高分子材料在不同溫度下有三種力學(xué)狀態(tài)，它們是玻璃態(tài)、高彈態(tài)和粘流態(tài)。在溫度較低時，材料為剛性固體狀，與玻璃相似，在外力作用下只會發(fā)生非常小的形變，此狀態(tài)即為玻璃態(tài)：當(dāng)溫度繼續(xù)升高到一定范圍后，材料的形變明顯地增加，并在隨后的一定溫度區(qū)間形變相對穩(wěn)定，此狀態(tài)即為高彈態(tài)，溫度繼續(xù)升高形變量又逐漸增大，材料逐漸變成粘性的流體，此時形變不可能恢復(fù)，此狀態(tài)即為粘流態(tài)。

我們通常把玻璃態(tài)與高彈態(tài)之間的轉(zhuǎn)變，稱為玻璃化轉(zhuǎn)變，它所對應(yīng)的轉(zhuǎn)變溫度即是玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，或是玻璃化溫度。

泡泡糖的主要成分是聚醋酸乙烯酯，它的玻璃化溫度在28度左右，一般情況下低于其玻璃化溫度，其幾乎沒有流動性保持很好的形態(tài)，而在嘴里咀嚼后，高于其玻璃化溫度，泡泡糖發(fā)生玻璃化轉(zhuǎn)變，有玻璃態(tài)向高彈態(tài)轉(zhuǎn)變，呈現(xiàn)出高彈態(tài)，所以嚼泡泡糖的時候剛開始嚼兩下是吹不出泡泡的，等溫度升高后，嚼軟了以后才行。

四 礦泉水瓶灌入熱水后，變成白色

生活中經(jīng)常用到礦泉水瓶，有時候，會在礦泉水瓶灌入熱水，于是會發(fā)生一個奇特的現(xiàn)象，透明的礦泉水瓶很快變成白色，這又是為什么呢？

判斷一種材料是否透明，要看當(dāng)中是否含有對光產(chǎn)生衍射、反射和吸收是物質(zhì)，晶區(qū)的結(jié)構(gòu)規(guī)整性比較好，容易有反射和散射，這些結(jié)構(gòu)使光線不能透過，結(jié)晶度越低越透明，無定形區(qū)譬如玻璃是典型的無定性物質(zhì)，光線就能很好的透過，透明性就很好。

篇3

關(guān)鍵詞 僑校內(nèi)外生源 高分子加工工藝學(xué) 實(shí)驗(yàn)儀器教學(xué)評價體系

中圖分類號：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

0 前言

暨南大學(xué)作為有著百年歷史的僑校，每年本科招收的外招生都超過了半數(shù)。一般內(nèi)招生數(shù)理基礎(chǔ)扎實(shí)，動手能力稍弱；而僑生數(shù)理基礎(chǔ)稍弱，但創(chuàng)新能力、動手能力較強(qiáng)。為了適應(yīng)這種情況，創(chuàng)新高分子加工工藝學(xué)的教學(xué)方法與教學(xué)手段，適應(yīng)兩類學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)顯得至關(guān)重要。①本教改實(shí)施后，可提高實(shí)驗(yàn)學(xué)生的責(zé)任感、迫切感和實(shí)驗(yàn)熱情，使其經(jīng)歷高分子產(chǎn)品開發(fā)全過程，享受到從原料到制品的快樂，基本技能在模塊中被不斷重復(fù)和加強(qiáng)，培養(yǎng)節(jié)約素養(yǎng)、成本意識和綜合能力，富于成就感。

1 高分子加工工藝學(xué)課程體系新舊對比

現(xiàn)有的高分子加工工藝學(xué)課程體系是分散的、驗(yàn)證性的，缺少連貫性與創(chuàng)造性。

實(shí)驗(yàn)是高分子科學(xué)教育中最有效的教學(xué)形式，它可以幫助學(xué)生建立和鞏固高分子科學(xué)的基本概念和基本理論，獲取高分子科學(xué)知識，培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)。世界各國都十分重視大學(xué)本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)，而國內(nèi)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系不夠合理。

高分子專業(yè)實(shí)驗(yàn)是高分子學(xué)科的重要組成部分，由于高分子材料專業(yè)理論教學(xué)部分主要從高分子化學(xué)、高分子物理、高分子工程3個方面向?qū)W生講授。因此，實(shí)驗(yàn)教學(xué)部分也依附于這3個方面被劃分為：高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)、高分子物理實(shí)驗(yàn)、高分子成型加工等實(shí)驗(yàn)課程。

2 高分子加工工藝學(xué)實(shí)驗(yàn)課程體系改革內(nèi)容

2.1 實(shí)驗(yàn)課程體系優(yōu)化

聚合物加工實(shí)驗(yàn)的目的是為了讓學(xué)生能更好地理解聚合物加工過程的原理，了解、熟悉聚合物加工過程的工藝，使學(xué)生對聚合物加工原理能有進(jìn)一步的感性認(rèn)識，同時也讓學(xué)生掌握必要的工程技術(shù)和研究方法。為此，我們暨南大學(xué)材料加工教研室從2008年開始探索對聚合物加工實(shí)驗(yàn)課程體系進(jìn)行改革，專為聚合物加工實(shí)驗(yàn)課設(shè)置1學(xué)分，考核評分獨(dú)立于聚合物加工理論課程，而且試行內(nèi)、外招生分離教學(xué)。36學(xué)時和共計10個實(shí)驗(yàn)，主要安排如下實(shí)驗(yàn)：原料擠出混配、擠塑實(shí)驗(yàn)、注塑實(shí)驗(yàn)、模壓實(shí)驗(yàn)、橡膠混煉、模型硫化、酚醛樹脂模壓實(shí)驗(yàn)、熱成型實(shí)驗(yàn)、吹塑實(shí)驗(yàn)、發(fā)泡成型實(shí)驗(yàn)。

2.2 工程化和模塊化的高分子加工工藝學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)置

本課程以“高分子材料―成型加工―材料制品性能”這條高分子材料成型加工的主線展開教學(xué)內(nèi)容，重點(diǎn)讓學(xué)生了解和掌握高分子材料、成型加工工藝、材料及制品性能三者的關(guān)系。即高分子材料如何通過成型加工制成具有一定性能的制品，材料的不同與成型加工方法的關(guān)系，同樣的材料用不同的加工工藝方法或加工工藝條件，所得制品的性能為何不同，制品的性能與材料本身的性質(zhì)有何關(guān)系等等，強(qiáng)調(diào)了成型加工對制品性能的重要性，即高分子材料制品的性能既與材料本身的性質(zhì)有關(guān)，又很大程度上受成型加工過程所產(chǎn)生的附加性質(zhì)的影響，這是本課程的設(shè)計主題思想。

根據(jù)混合招生的知識基礎(chǔ)、認(rèn)識規(guī)律和學(xué)習(xí)需求都不同的特點(diǎn)，本文提出對聚合物加工實(shí)驗(yàn)課程進(jìn)行工程化和模塊化改革，同時在實(shí)驗(yàn)前期做到內(nèi)外生分離教學(xué)。在模塊實(shí)驗(yàn)設(shè)計上考慮外招生加上基本技能實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，之后，讓內(nèi)外生同時參與涵蓋整個產(chǎn)品開發(fā)的全過程。那么在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)中，考慮包括的實(shí)驗(yàn)?zāi)K有：填充聚乙烯配制與成型、橡膠的膠料配制與成型、聚氨酯組合發(fā)泡料的配制與成型。模塊一是必做模塊，其他兩個模塊是選做模塊，保證了基本技能的培養(yǎng)，又兼顧了學(xué)生的興趣愛好。

2.3 實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備的優(yōu)化與整合

2.3.1 儀器設(shè)備對教學(xué)的重要性

課程建設(shè)的核心是實(shí)驗(yàn)?zāi)K能力的建設(shè)，全面完成這種能力的建設(shè)，對實(shí)驗(yàn)室場地和設(shè)備等資源要求較高。系統(tǒng)化、模塊化的高分子科學(xué)實(shí)驗(yàn)課程需要一定的軟硬件環(huán)境。在本課程實(shí)驗(yàn)中涉及到擠出機(jī)、注塑機(jī)、模壓機(jī)、開煉機(jī)、發(fā)泡機(jī)等多種設(shè)備，這些設(shè)備的正確使用關(guān)系到整個實(shí)驗(yàn)的正確性，那么良好的設(shè)備管理方法也至關(guān)重要了。我們認(rèn)為，將本科教學(xué)和科研有機(jī)結(jié)合形成互動，是建設(shè)研究型大學(xué)的重要內(nèi)容。本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)也是一項(xiàng)基本科研活動，需要合理組織調(diào)動學(xué)科、學(xué)院和學(xué)校的各種資源。

2.3.2 注重學(xué)生的參與過程

我們在2008-2012四年間，把本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)與科研工作穿插起來，依靠本院教師承擔(dān)的相關(guān)科研課題，設(shè)計了“回收聚丙烯的再資源化應(yīng)用“實(shí)驗(yàn)，由課題組提供相關(guān)實(shí)驗(yàn)材料和專用設(shè)備，同時安排承擔(dān)該課題的研究生協(xié)助教師對本科生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場指導(dǎo)，既讓研究生對其研究方向有了一些新的認(rèn)識，為其科研工作取得了一些新的數(shù)據(jù)，又讓本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)得到順利實(shí)施，注重學(xué)生的參與與提升。

2.3.3 提高儀器設(shè)備的使用和平時學(xué)習(xí)效果

為了有效避免資源浪費(fèi)，必須統(tǒng)籌協(xié)調(diào)科研與教學(xué)資源，包括一些必需的儀器設(shè)備、互通共享的實(shí)驗(yàn)場所和協(xié)調(diào)的管理，形成教學(xué)為科研，科研促教學(xué)的良性循環(huán)。任課教師是課程建設(shè)的核心，不必要求是通才，但必須具備較強(qiáng)的協(xié)調(diào)能力，在利用學(xué)校分配的教學(xué)資源開展課程教學(xué)的同時，還要能有效地組織所有相關(guān)的有能力的教師參與課程的教學(xué)，利用高校教學(xué)和科研的優(yōu)勢將教學(xué)與科研有機(jī)結(jié)合，將最新的科研成果、科研思想引入到教學(xué)中去，讓學(xué)生體會科學(xué)研究的樂趣。

3 結(jié)束語

經(jīng)過以上的改革試驗(yàn)與探索，在高分子加工工藝學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的內(nèi)、外招生混合教學(xué)中取得良好的效果：（1）提高了學(xué)生的責(zé)任感、迫切感和實(shí)驗(yàn)熱情；（2）使學(xué)生經(jīng)歷了聚合物產(chǎn)品開發(fā)的全過程，學(xué)生享受到從原料到制品的快樂，且將配方、設(shè)備、工藝和檢測四階段的產(chǎn)品開發(fā)過程有機(jī)聯(lián)系在一起；（3）基本技能在模塊中被不斷重復(fù)和加強(qiáng)，各模塊存在交叉實(shí)驗(yàn)步驟，這些交叉點(diǎn)實(shí)際上對基本技能的強(qiáng)化；（4）培養(yǎng)了學(xué)生的節(jié)約素養(yǎng)和成本意識；（5）學(xué)生的綜合能力得到了提高，不僅外招生認(rèn)為實(shí)驗(yàn)很有吸引力，很有成就感，內(nèi)招生也認(rèn)為在和外招生的合作中，開闊了視野，增長了能力。

篇4

關(guān)鍵詞：涂料學(xué)；高分子專業(yè)；教學(xué)改革；涂料實(shí)驗(yàn)

近年來，隨著我國對創(chuàng)新型人才培養(yǎng)問題的日益重視，大力加強(qiáng)素質(zhì)教學(xué)，培養(yǎng)和激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力的同時，進(jìn)一步鞏固學(xué)生的基礎(chǔ)知識就顯得尤為重要[1]。在我國，無論是在綜合性院校、理工科院校，還是職業(yè)技術(shù)院校，大都開設(shè)了高分子的本科專業(yè)，包括：高分子化學(xué)與物理專業(yè)、高分子材料專業(yè)以及高分子加工專業(yè)等。在課程設(shè)置方面，基本都開設(shè)了高分子化學(xué)、高分子物理和高分子分析方法等基礎(chǔ)課程以及高分子專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)。然而我們在教學(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生很難將之前開設(shè)的基礎(chǔ)課程中的知識融會貫通，對生活實(shí)例不能做出相應(yīng)合理的解釋。高分子作為一個實(shí)用性很強(qiáng)的專業(yè)，各門專業(yè)課之間有著密切的聯(lián)系：利用高分子化學(xué)知識合成出不同結(jié)構(gòu)的高分子材料，高分子材料的結(jié)構(gòu)將直接影響其性能，在對材料進(jìn)行加工時又需要運(yùn)用高分子物理和流變學(xué)等知識[2]。如果學(xué)生們不能將專業(yè)基礎(chǔ)知識活學(xué)活用、融會貫通，那么他們將很難應(yīng)對高分子專業(yè)相關(guān)工作中的實(shí)際問題。因此，我們嘗試針對高分子專業(yè)的培養(yǎng)方案，在開設(shè)高分子化學(xué)、高分子物理、高分子成型加工以及高分子結(jié)構(gòu)分析方法這些專業(yè)課程的基礎(chǔ)上，新增了一門《涂料學(xué)》課程，安排在第7學(xué)期進(jìn)行，計劃學(xué)時為32學(xué)時。力求通過本課程的學(xué)習(xí)，鞏固之前學(xué)到的專業(yè)知識并將其融會貫通，同時拓寬學(xué)生的知識面，提高其實(shí)踐能力。為了達(dá)到教學(xué)目標(biāo)，培養(yǎng)出基礎(chǔ)扎實(shí)、有創(chuàng)新思維、創(chuàng)新能力的高素質(zhì)人才，《涂料學(xué)》課程的本科教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的設(shè)計就是必須考慮的首要問題。為此，筆者結(jié)合從事涂料課程教學(xué)與科研的經(jīng)驗(yàn)，參考接收本科生進(jìn)行涂料實(shí)習(xí)單位的反饋意見，同時結(jié)合《涂料學(xué)》課程自身特點(diǎn)，做了一些初步的探討。

一、《涂料學(xué)》課程的特點(diǎn)和意義

高分子的主要應(yīng)用領(lǐng)域集中在涂料、塑料、粘合劑和助劑四方面。進(jìn)入21世紀(jì)以來，我國涂料行業(yè)發(fā)展迅速，對涂料行業(yè)科研技術(shù)人才的需求量大大增加[3]。為此，在國內(nèi)一部分高校中的高分子相關(guān)專業(yè)開設(shè)了涂料相關(guān)課程?！锻苛蠈W(xué)》課程是建立在高分子化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、無機(jī)化學(xué)、膠體化學(xué)、表面化學(xué)與表面物理、流變學(xué)、材料力學(xué)、光學(xué)和顏色學(xué)科基礎(chǔ)上的一門綜合性學(xué)科，但又不是這些學(xué)科的簡單加和而有其自身理論。對于高分子專業(yè)的學(xué)生而言，如何能將其學(xué)到的無機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)、高分子化學(xué)、高分子物理等基礎(chǔ)知識貫穿統(tǒng)一起來，《涂料學(xué)》無疑是一個不二選擇。開設(shè)涂料課程，一方面使今后從事涂料行業(yè)的學(xué)生進(jìn)入工作崗位后，盡快成為行業(yè)技術(shù)骨干；另一方面對于今后從事非涂料領(lǐng)域的高分子學(xué)生而言，課程的學(xué)習(xí)過程也是對之前學(xué)到的化學(xué)和材料學(xué)基礎(chǔ)知識鞏固、加強(qiáng)和提高的過程。

二、《涂料學(xué)》教學(xué)的主要內(nèi)容

涂料學(xué)課程的內(nèi)容多，課時少，教師難以在短時間內(nèi)將涂料行業(yè)所需的內(nèi)容講深、講透。在課程教學(xué)的過程中，教師應(yīng)該堅持理論結(jié)合實(shí)際的教學(xué)方針，對知識結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整，做到簡單而不淺顯，深奧而不枯燥。在教學(xué)內(nèi)容上，要注重兩方面的統(tǒng)一：一方面注意《涂料學(xué)》課程章節(jié)間的聯(lián)系和統(tǒng)一，這門課程涉及到涂料概述、顏料、溶劑、樹脂等內(nèi)容，各部分內(nèi)容既相對獨(dú)立，又相互聯(lián)系；另一方面，要把握《涂料學(xué)》課程與無機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)、高分子化學(xué)、高分子物理等基礎(chǔ)知識貫穿統(tǒng)一。教師在教學(xué)中應(yīng)該重點(diǎn)介紹以下內(nèi)容。

1.涂料的基本知識。這部分內(nèi)容主要介紹涂料概念、組成、類別、功能以及發(fā)展概況。結(jié)合日常生活所接觸的涂料，使學(xué)生掌握涂料的基本概念、分類和作用。讓學(xué)生們了解到，現(xiàn)代涂料學(xué)的發(fā)展是以化學(xué)，特別是高分子科學(xué)為基礎(chǔ)，結(jié)合界面科學(xué)和流變學(xué)發(fā)展起來的。了解涂料的發(fā)展背景和面臨的挑戰(zhàn)，懂得涂料的發(fā)展趨勢。通過對目前報道較新的，具有特殊功能的涂料的介紹來激發(fā)學(xué)生對涂料的興趣，并為以后進(jìn)行涂料的科學(xué)研究開好頭。

2.顏料相關(guān)理論。顏料和填料是涂料生產(chǎn)不可缺少的成分之一。其作用不僅是色彩和裝飾性，更重要的是改善涂料的物理化學(xué)性能，提高涂層的機(jī)械強(qiáng)度、附著力、防腐性能、耐光性和耐候性。讓學(xué)生了解遮蓋力、著色力和吸油值等基本概念。在授課過程中，這部分知識與物理化學(xué)中的雙電層理論聯(lián)系緊密，可以對以前的基礎(chǔ)知識鞏固提高。關(guān)于顏料的分散是教學(xué)的重點(diǎn)。

3.溶劑知識。溶劑是不包括無溶劑涂料在內(nèi)的，各種液態(tài)涂料中所含有的，為使得液態(tài)涂料完成施工過程的必要的一類物質(zhì)。原則上不構(gòu)成涂膜，也不存留在涂膜中。在授課過程中，這部分知識與有機(jī)化學(xué)和高分子物理中的極性、溶解力、粘度等相關(guān)知識聯(lián)系緊密，可以對以前的基礎(chǔ)知識鞏固提高。在教學(xué)中，使學(xué)生掌握根據(jù)溶劑理論選用溶劑和改善涂料性能，了解有機(jī)溶劑對環(huán)境的危害，開發(fā)綠色水性涂料和高固體份涂料是涂料行業(yè)的趨勢。

4.樹脂知識。成膜物質(zhì)是組成涂料的基礎(chǔ)，它具有粘結(jié)涂料中其他組分形成涂膜的功能，對涂料和涂膜的性能起到?jīng)Q定性的作用。例如，在丙烯酸樹脂章節(jié)中的內(nèi)容與高分子化學(xué)基礎(chǔ)課中自由基聚合和聚合方法的相關(guān)知識密切聯(lián)系。不飽和聚酯樹脂、醇酸樹脂和聚氨酯章節(jié)中內(nèi)容與高分子化學(xué)基礎(chǔ)課中的縮聚和逐步聚合相關(guān)內(nèi)容聯(lián)系緊密。因此，授課的過程也是對以前的知識復(fù)習(xí)，深入體會和提高的過程，將這些基本知識與涂料制備技術(shù)相互滲透，相得益彰，這也正是開設(shè)《涂料學(xué)》課程的特色。

三、教學(xué)方法

1.教學(xué)與生活、生產(chǎn)相結(jié)合，注重理論聯(lián)系實(shí)際。涂料是一門理論性和應(yīng)用性都很強(qiáng)的交叉學(xué)科。理論知識比較晦澀，但大多數(shù)基本理論知識都已經(jīng)在本科基礎(chǔ)課教學(xué)階段涉及，在涂料課程中只是有針對性的學(xué)習(xí)，必須與實(shí)際結(jié)合才能使學(xué)得的知識深化和牢固，也才能引起學(xué)生的興趣。在教學(xué)的初期階段，為了使得學(xué)生盡快入門，熟悉涂料學(xué)，就要將日常生活、生產(chǎn)與涂料結(jié)合，介紹生活和生產(chǎn)中涂料的應(yīng)用，提高學(xué)生從心理上對課程的接受程度。眾所周知，涂料學(xué)的特點(diǎn)是“入門易、學(xué)懂難”。為了提高教學(xué)效率，改善教學(xué)效果，必須要注重理論聯(lián)系實(shí)際。這種聯(lián)系實(shí)際上是基礎(chǔ)知識與涂料學(xué)的聯(lián)系；涂料學(xué)與實(shí)際應(yīng)用的聯(lián)系。把涂料學(xué)作為有機(jī)化學(xué)、高分子化學(xué)、高分子物理等基礎(chǔ)知識實(shí)踐的對象，會使學(xué)生對所學(xué)過的基礎(chǔ)知識鞏固提高，為今后打下堅實(shí)的理論基礎(chǔ)。在涂料學(xué)理論實(shí)踐過程中，學(xué)生可以去涂料生產(chǎn)廠和研究院所參觀學(xué)習(xí)。學(xué)習(xí)涂料生產(chǎn)方法和檢測方法，了解生產(chǎn)設(shè)備和檢測儀器設(shè)備。學(xué)生往往很有興致，注意力高度集中，因此將理論知識寓于合適的實(shí)際背景中進(jìn)行講授效果明顯。

2.開設(shè)涂料實(shí)驗(yàn)。在高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，開設(shè)涂料實(shí)驗(yàn)課程[4]。高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，一般開設(shè)甲基丙烯酸甲酯（或苯乙烯）的乳液聚合、聚酯合成實(shí)驗(yàn)等，可以在這些實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步開設(shè)丙烯酸乳液合成、低分子量聚酯合成以及低分子量聚酯與異氰酸酯固化等，并且可以進(jìn)一步開設(shè)乳膠漆的制造、涂料性能檢測等系列實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生自己合成樹脂，自己配制涂料，自己對涂料和涂層進(jìn)行檢測。通過實(shí)驗(yàn)，不但將課堂所學(xué)到的理論知識通過實(shí)驗(yàn)鞏固提高，而且訓(xùn)練學(xué)生進(jìn)行涂料生產(chǎn)和科學(xué)研究的方法，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力，分析和解決問題的能力。

四、結(jié)語

總之，筆者對在高分子專業(yè)本科教學(xué)中開設(shè)《涂料學(xué)》課程的必要性、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、改進(jìn)教學(xué)方法進(jìn)行了初探，提出開設(shè)《涂料學(xué)》課程的必要性：一方面，對于處于專業(yè)知識學(xué)習(xí)的學(xué)生而言，通過本課程的學(xué)習(xí)，加強(qiáng)他們對高分子專業(yè)基礎(chǔ)知識的鞏固，為今后從事高分子相關(guān)專業(yè)的工作打好堅實(shí)的理論基礎(chǔ)；另一方面，針對今后從事涂料行業(yè)的學(xué)生，涂料行業(yè)快速發(fā)展，科技含量越來越高，涂料學(xué)課程的開設(shè)正好可以滿足涂料行業(yè)對大批高層次科研技術(shù)人員的需求。

參考文獻(xiàn)：

[1]徐光憲.我對素質(zhì)教育的認(rèn)識[J].大學(xué)化學(xué)，2004，19（3）：1-8.

[2]陳立貴，袁新強(qiáng)，李雷權(quán)，等.構(gòu)建符合學(xué)校定位的高分子專業(yè)人才培養(yǎng)方案的研究[J].科技資訊，2009，（22），161-162.

[3]涂料工藝編委會.涂料工藝[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1997.

篇5

關(guān)鍵詞：高分子化學(xué)；新工科；教學(xué)改革

“高分子化學(xué)”是研究高分子化合物合成和反應(yīng)的一門科學(xué)，是化工和材料類專業(yè)學(xué)生在具備了必要的有機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)等基礎(chǔ)知識之后，必修的專業(yè)主干課。該課程為高分子材料的制備和功能化提供重要的專業(yè)基礎(chǔ)知識，是學(xué)生將來從事高分子材料研發(fā)和生產(chǎn)必備的理論基礎(chǔ)，在專業(yè)課程體系中起著關(guān)鍵性作用。然而，由于該課程知識點(diǎn)繁瑣，涉及概念、原理抽象，學(xué)生普遍反映難以理解，學(xué)習(xí)效果不佳，而且，在新工科背景下，傳統(tǒng)的理工科已不足以應(yīng)對社會發(fā)展，需要重構(gòu)一些核心知識，重新整合課程體系，以實(shí)現(xiàn)更新的教育理念、更好的教學(xué)模式、更高的教育質(zhì)量，滿足大學(xué)畢業(yè)生創(chuàng)新和創(chuàng)業(yè)的需求，使畢業(yè)生能支撐新興產(chǎn)業(yè)，甚至創(chuàng)造產(chǎn)業(yè)新領(lǐng)域。按照新工科的要求，本文根據(jù)“高分子化學(xué)”等工科專業(yè)的特點(diǎn)，結(jié)合以往教學(xué)授課經(jīng)驗(yàn)，在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式、實(shí)踐性教學(xué)方法等方面進(jìn)行了一系列的探索，以期提高該課程的教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)出滿足新工科建設(shè)要求的綜合型高分子材料類專業(yè)人才。

1“高分子化學(xué)”課程的內(nèi)容和特點(diǎn)

“高分子化學(xué)”主要是學(xué)習(xí)如何以小分子原料合成高分子化合物的原理和方法，通過學(xué)習(xí)縮聚與逐步聚合、自由基聚合、自由基共聚合、離子聚合、配位聚合、開環(huán)聚合和聚合物化學(xué)反應(yīng)等內(nèi)容[1]，使學(xué)生掌握高分子合成的原理和方法，明確如何尋找合適的單體和引發(fā)劑及合適的反應(yīng)條件，以合成預(yù)定結(jié)構(gòu)的聚合物?！案叻肿踊瘜W(xué)”課程涉及基本概念繁多，學(xué)生記憶有困難[2]。以第一章內(nèi)容為例，高分子的基本組成就涉及到重復(fù)單元（鏈節(jié)）、結(jié)構(gòu)單元和單體單元；談到高分子的分子量，聚合物往往是同系聚合物的混合物，因此具有分散性，測得的分子量為平均分子量，又分為數(shù)均分子量、重均分子量、Z均分子量、粘均分子量，分別對應(yīng)不同的測試方法；聚合物命名也有多種方法，僅習(xí)慣命名法就有中文和英文俗名，諸如PE（聚乙烯）、PP（聚丙烯）、ABS（丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三元共聚物）等需要識記。另外，“高分子化學(xué)”課程中有些原理抽象，難以理解。諸如自由基聚合反應(yīng)和離子聚合反應(yīng)以及配位聚合反應(yīng)和開環(huán)聚合反應(yīng)的反應(yīng)機(jī)理，單體結(jié)構(gòu)對反應(yīng)類型的選擇和判定，聚合反應(yīng)過程中影響聚合物分子量的鏈轉(zhuǎn)移因素等。高分子的立體異構(gòu)也是一個抽象而不好掌握的難點(diǎn)，學(xué)生往往將構(gòu)型和構(gòu)象混淆。構(gòu)型是分子中由化學(xué)鍵所固定的原子在空間的幾何排列，這種排列是穩(wěn)定的，要改變構(gòu)型需經(jīng)過化學(xué)鍵的斷裂和重組；構(gòu)象是由于單鍵內(nèi)旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的分子在空間的不同形態(tài)，由于熱運(yùn)動，分子的構(gòu)象是可以改變的，因此高分子鏈的構(gòu)象是統(tǒng)計性的。

2“高分子化學(xué)”課程教學(xué)改革的幾點(diǎn)探索

2.1抓住經(jīng)、緯線，有效梳理知識結(jié)構(gòu)

盡管“高分子化學(xué)”課程所涉及知識點(diǎn)浩繁，貌似雜亂無章難以梳理，學(xué)生覺得難學(xué)，老師覺得難教，其實(shí)不然。經(jīng)過細(xì)心總結(jié)，你會發(fā)現(xiàn)這門課程各章節(jié)知識點(diǎn)之間有著很強(qiáng)的規(guī)律性。正如“高分子化學(xué)”教材作者潘祖仁老先生在書序中指出，“以聚合反應(yīng)和聚合物化學(xué)反應(yīng)作主經(jīng)線，以聚合物品種作副緯線，相互交織深化”。高分子合成的聚合反應(yīng)按照聚合機(jī)理可以分為由活性中心引發(fā)單體聚合的連鎖聚合反應(yīng)，和無活性中心，單體通過官能團(tuán)間相互反應(yīng)而發(fā)生的逐步聚合反應(yīng)。大部分縮聚反應(yīng)屬于逐步聚合機(jī)理，對應(yīng)于教材中第二章內(nèi)容：縮聚和逐步聚合，介紹縮聚反應(yīng)，縮聚反應(yīng)的機(jī)理，縮聚動力學(xué)，縮聚物聚合度及其分布，這是清晰的經(jīng)線（縱向），接下來聚酯、聚碳酸酯、聚酰胺等典型縮聚物的介紹就是緯線（橫向），將抽象的機(jī)理、動力學(xué)等知識通過具體例子進(jìn)行闡述說明。再來看由活性中心引發(fā)的連鎖聚合反應(yīng)，當(dāng)活性中心是自由基時，對應(yīng)第三章內(nèi)容：自由基聚合，介紹自由基聚合反應(yīng)特點(diǎn)和自由基產(chǎn)生體系，自由基聚合機(jī)理，聚合動力學(xué)，聚合物的聚合度及其分布，講解說明過程中引用乙烯、氯乙烯、苯乙烯等單體聚合的典型例子。接下來討論了聚合單體為兩種不同結(jié)構(gòu)單體時的聚合反應(yīng)規(guī)律，對應(yīng)第四章內(nèi)容：自由基共聚合。自由基聚合反應(yīng)的具體實(shí)施工藝，對應(yīng)第五章內(nèi)容：聚合方法，分別為本體聚合、溶液聚合、懸浮聚合和乳液聚合。當(dāng)活性中心為離子時，對應(yīng)的是第六章內(nèi)容：離子聚合。活性中心為陰離子，對應(yīng)的陰離子聚合，活性中心為陽離子時，對應(yīng)的為陽離子聚合，具體授課內(nèi)容為反應(yīng)體系、聚合機(jī)理和聚合反應(yīng)動力學(xué)。第七章的配位聚合是陰離子聚合性質(zhì)，第八章的開環(huán)聚合反應(yīng)屬于離子聚合性質(zhì)，均遵循陰、陽離子聚合反應(yīng)原理。前八章介紹了高分子的合成反應(yīng)特點(diǎn)（高分子生成），第九章介紹高分子之間所能發(fā)生的反應(yīng)及其衍生出的功能高分子，為另一門課程“功能高分子”奠定了基礎(chǔ)。

2.2講述科學(xué)故事，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣

學(xué)生在大量專業(yè)知識的學(xué)習(xí)過程中常常會覺得枯燥乏味，我們可以講講自然規(guī)律、科學(xué)原理發(fā)現(xiàn)背后的科學(xué)故事，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和對高分子科學(xué)的熱愛。比如，緒論部分關(guān)于高分子科學(xué)的形成和發(fā)展就蘊(yùn)藏著一段科學(xué)故事。什么是高分子呢？追溯高分子的發(fā)展歷史，人們對高分子的認(rèn)識和發(fā)展經(jīng)歷了一段曲折的過程。1861年，英國化學(xué)家格雷阿姆認(rèn)為高分子是由小的結(jié)晶分子形成，提出了高分子的膠體理論。在一定程度上解釋了某些高分子的特性，得到許多化學(xué)家的認(rèn)可。直到1922年，德國化學(xué)家施陶丁格在研究天然橡膠加氫過程中得出高分子是由長鏈大分子構(gòu)成的觀點(diǎn)。這一觀點(diǎn)一經(jīng)提出，就遭到膠體論者的強(qiáng)烈反對和譏諷。但施陶丁格仍然堅持開展相關(guān)課題的深入研究，直到1926年瑞典化學(xué)家斯維德貝格測量出蛋白質(zhì)的分子量，從而證明了施陶丁格大分子理論的正確性。通過講述科學(xué)故事，不僅激發(fā)了學(xué)生對高分子學(xué)科的興趣和熱愛，還培養(yǎng)了學(xué)生敢于質(zhì)疑權(quán)威、維護(hù)真理的求是科學(xué)精神。在高分子學(xué)科，這樣的科學(xué)巨匠不勝枚舉，美國化學(xué)家Flory也是其中之一。他通過反復(fù)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)聚合物增長鏈的活性與它的末端結(jié)構(gòu)有關(guān)，而與高分子鏈的長度無關(guān)，并采用統(tǒng)計學(xué)方法推導(dǎo)出高分子分子量的數(shù)學(xué)表達(dá)式，稱為“弗洛里分布”。專業(yè)教師在課堂上講述這些科學(xué)故事的同時，要引導(dǎo)學(xué)生在國家新工科發(fā)展理念下，追求精益求精的“工匠精神”。

2.3研討性教學(xué)，變被動學(xué)為主動學(xué)

傳統(tǒng)的教學(xué)模式是教師講，學(xué)生聽，學(xué)生一開始還能精神飽滿，漸感枯燥后可能會跟不上教師思路，于是思想和精神也開小差去了，導(dǎo)致課堂教學(xué)效果差。為了更好地調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，變被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí)，我們教學(xué)團(tuán)隊(duì)在傳統(tǒng)教學(xué)模式中融入研討式教學(xué)方法[3]。每次課上根據(jù)當(dāng)次授課內(nèi)容為學(xué)生布置課下討論問題，于下次課上進(jìn)行研討，可采取主動發(fā)言或隨機(jī)抽查的方式來進(jìn)行，以便學(xué)生對授課內(nèi)容有更好的理解。另外還可根據(jù)授課內(nèi)容安排一到二次學(xué)生的報告機(jī)會，鼓勵并指導(dǎo)學(xué)生課下查閱文獻(xiàn)，培養(yǎng)學(xué)生主動獲取知識的自學(xué)能力。比如，在講授第五章聚合方法時，伴隨乳液聚合技術(shù)的發(fā)展，涌現(xiàn)出種子乳液聚合、核殼乳液聚合、微乳液聚合等一系列新的乳液聚合技術(shù)。教師講授了經(jīng)典乳液聚合的基本概念、機(jī)理和動力學(xué)，可以讓學(xué)生根據(jù)聚合速率、微結(jié)構(gòu)、分子量及其分布等控制目標(biāo)，結(jié)合乳膠粒度和粒度分布、顆粒結(jié)構(gòu)和形貌、表面積等影響因素，講述對新的乳液聚合方法的認(rèn)識并列舉實(shí)例。有效的師生互動有助于提高學(xué)生在“高分子化學(xué)”學(xué)習(xí)過程中對知識的理解與掌握，形成正確的“高分子化學(xué)”學(xué)習(xí)方法和思維模式[7]。教師在研討式互動過程中完成了“教”的任務(wù)，同時也和學(xué)生一起延伸“學(xué)”的活動。討論過程方便教師及時準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)學(xué)生在學(xué)習(xí)上存在的問題，不斷地對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行必要恰當(dāng)?shù)母?。傳統(tǒng)的課堂線下教學(xué)教師和學(xué)生可以問答互動，討論研究。即使疫情期間的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)，教師與學(xué)生也可以通過網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺如雨課堂中的彈幕互動、騰訊會議教學(xué)模式中的小窗口對話來進(jìn)行高效高質(zhì)的師生活動。

2.4結(jié)合實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生科研實(shí)踐能力

為使學(xué)生加深認(rèn)識和理解高分子科學(xué)理論，有必要配套開設(shè)“高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程，讓學(xué)生自己動手進(jìn)行高分子合成。在學(xué)習(xí)自由基聚合時，許多單體聚合至10%轉(zhuǎn)化率后，都出現(xiàn)明顯自動加速現(xiàn)象，即凝膠效應(yīng)。以甲基丙烯酸甲酯（MMA）為例，進(jìn)行本體聚合時，轉(zhuǎn)化率低于10%，聚合體系從流動液體轉(zhuǎn)變成粘滯狀，轉(zhuǎn)化率為10%~50%，體系從粘滯狀轉(zhuǎn)變?yōu)榘牍腆w，加速明顯，直至80%轉(zhuǎn)化率才減速終止。出現(xiàn)凝膠效應(yīng)的原因，鏈自由基的終止反應(yīng)包括鏈自由基的平移、鏈段重排和雙基化學(xué)反應(yīng)。隨著反應(yīng)進(jìn)行，體系粘度增加，鏈段重排受阻，鏈終止速率常數(shù)kt下降；40%轉(zhuǎn)化率時，kt降低上百倍而kp變化不大，導(dǎo)致聚合反應(yīng)加速。甲基丙烯酸甲酯本體聚合體系的微觀動力學(xué)變化可以體現(xiàn)宏觀體系特征，從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可以明顯觀察到自由基聚合的凝膠效應(yīng)，因此強(qiáng)調(diào)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)課程效果，有助于深入理解“高分子化學(xué)”課程的理論知識。另外，新工科背景下，需要培養(yǎng)創(chuàng)新型人才，可通過推行“本科生導(dǎo)師”制，為學(xué)生創(chuàng)造科研工作機(jī)會[4]。教師可根據(jù)自己的研究方向給學(xué)生提出研究導(dǎo)向，指導(dǎo)學(xué)生查閱文獻(xiàn)資料，制定實(shí)驗(yàn)方案，并開展實(shí)驗(yàn)、測試以及數(shù)據(jù)分析和整理。這些過程不僅能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，還能培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考和創(chuàng)新能力，為以后的科研活動打下堅實(shí)基礎(chǔ)[5-6]。比如，高分子材料因?yàn)樗哂械木忈?、控釋和靶向作用而廣泛作為藥物基因載體應(yīng)用，不僅可以提高藥物療效，還能提高藥物的安全性、合理性和精密性。其中，對藥物起到保護(hù)和運(yùn)輸功能的載體就是通過兩親嵌段共聚物組裝而形成的具有疏水性的核和親水性的殼（“核-殼”）結(jié)構(gòu)的膠束。嵌段共聚物聚乳酸聚丙烯酸是通過陰離子開環(huán)聚合和RAFT聚合相結(jié)合的方法合成的。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中反復(fù)熟練課堂學(xué)習(xí)的陰離子開環(huán)聚合原理知識，真正做到活學(xué)活用。而且，應(yīng)用到的RAFT聚合是可控自由基聚合技術(shù)中的一種，讓學(xué)生在實(shí)際操作中體會“引入自由基控制劑，實(shí)現(xiàn)快引發(fā)、慢增長、無鏈轉(zhuǎn)移和無鏈終止的活性自由基聚合技術(shù)”，不僅使學(xué)生對所學(xué)知識領(lǐng)悟深刻，還能培養(yǎng)學(xué)生的開拓鉆研精神。此外，教師還可以鼓勵和指導(dǎo)學(xué)生參加挑戰(zhàn)杯等創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽，提升學(xué)生的科研素養(yǎng)和團(tuán)隊(duì)合作精神，開闊視野，拓寬未來發(fā)展平臺。用科研和科創(chuàng)活動促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)知識，有利于學(xué)生將所學(xué)知識應(yīng)用于實(shí)際，并且將理論和實(shí)踐有機(jī)結(jié)合，有效避免了課堂灌輸?shù)目菰锓ξ?，寓教于研，更好地發(fā)揮科學(xué)育人的目的。

3結(jié)束語

為應(yīng)對新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)革命，將培養(yǎng)具有競爭力的科技創(chuàng)新型人才作為新工科培養(yǎng)目標(biāo)，本文在這種大背景下對“高分子化學(xué)”課程的教學(xué)改革進(jìn)行了探索。提出以經(jīng)、緯線編織知識網(wǎng)，建立知識體系內(nèi)部框架；挖掘科學(xué)知識背后的故事，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和培養(yǎng)科學(xué)精神；采用研討性教學(xué)模式，變學(xué)生被動式學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí)；緊密結(jié)合科學(xué)實(shí)驗(yàn)和科研實(shí)踐，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力。通過以上舉措，在教學(xué)科研結(jié)合的氛圍中實(shí)現(xiàn)師生互動，專業(yè)課堂才能成為培育科技型創(chuàng)新人才的重要途徑。

參考文獻(xiàn)

[1]潘祖仁.高分子化學(xué)[M].5版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2014.

[2]王柏臣，李偉，高禹.面向工程教育專業(yè)認(rèn)證的“高分子化學(xué)”課程教學(xué)改革探索[J].化工時刊，2021，35（1）:42-44.

[3]李繼航，張強(qiáng).高分子化學(xué)教學(xué)中的互動式教學(xué)的應(yīng)用探索[J].山東化工，2020，49（24）：159-160.

[4]霍利軍，倪健領(lǐng).“強(qiáng)基計劃”背景下高分子化學(xué)教學(xué)改革與探索[J].化學(xué)教育（中英文），2021，42（24）：17-22.

[5]張源源.高校高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探討[J].山東化工，2018，47（6）:147-148.

[6]楊金燕，賴?yán)?基于應(yīng)用型人才培養(yǎng)的高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革[J].高分子通報，2019（9）:87-91.

[7]王建國.有機(jī)化學(xué)教學(xué)中應(yīng)注重師生有效互動[J].大學(xué)化學(xué)，2022，37（3）:172-176.

篇6

【關(guān)鍵詞】晶體學(xué)；材料化學(xué)；課程模塊

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)賴以發(fā)展的各種材料主要以固態(tài)形式存在。按照基本粒子排列的有序程度，固態(tài)物質(zhì)可以分為晶態(tài)、非晶態(tài)和準(zhǔn)晶態(tài)。鑒于大多數(shù)材料只存在于晶態(tài)之中且晶態(tài)材料具有特殊的規(guī)則性，在近代自然科學(xué)體系中，通過晶態(tài)獲得微觀立體結(jié)構(gòu)信息已成為極其重要的研究渠道。因此，晶體學(xué)是材料科學(xué)發(fā)展的重要支柱。

材料化學(xué)是材料科學(xué)的重要分支，是一門研究材料的制備、組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及其應(yīng)用的科學(xué)[1-2]。在材料化學(xué)的課程學(xué)習(xí)中，對于材料結(jié)構(gòu)的認(rèn)識尤為重要[3]。本文結(jié)合本科教學(xué)實(shí)踐，分析了《材料化學(xué)》課程的特點(diǎn)和存在的問題，闡述了以晶體學(xué)為主線的課程設(shè)計及教學(xué)方法。

1 《材料化學(xué)》課程的特點(diǎn)及存在的問題

首先，《材料化學(xué)》是材料類專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課，課程內(nèi)容多，涵蓋了材料的制備、結(jié)構(gòu)、性能及應(yīng)用。從所涉及的材料來看，包括金屬材料、無機(jī)非金屬材料、高分子材料、納米材料、功能材料等。這就要求《材料化學(xué)》授課教師的知識面廣，在內(nèi)容組織上不僅能體現(xiàn)不同材料各自的特點(diǎn)，還要強(qiáng)調(diào)它們之間的聯(lián)系。

其次，不同于《無機(jī)化學(xué)》等課程，作為一個較新的學(xué)科和課程，《材料化學(xué)》不具備經(jīng)典、權(quán)威教材。目前，各大出版社的《材料化學(xué)》教材內(nèi)容各不相同，有些甚至差別較大。此外，新材料的開發(fā)、傳統(tǒng)材料的升級一直是研究熱點(diǎn)。因此，材料相關(guān)的理論和知識日新月異。如何將新技術(shù)、新成果引入到《材料化學(xué)》課程中，做到知識與時俱進(jìn)，是課程教學(xué)中面臨的一個重要問題。

2 以晶體學(xué)為主線的《材料化學(xué)》課程教學(xué)

2.1 課程內(nèi)容模塊化

按照材料化學(xué)專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)及山東科技大學(xué)人才培養(yǎng)的特點(diǎn)，材料化學(xué)課程選用李奇教授編寫的《材料化學(xué)》作為教材。根據(jù)對本課程的理解，以晶體學(xué)基本原理為主線，將課程內(nèi)容進(jìn)行模塊化整合，分為背景模塊、晶體學(xué)原理模塊、金屬材料模塊、無機(jī)非金屬材料模塊、高分子材料模塊和學(xué)科前景模塊。

2.2 課程設(shè)計及教學(xué)方法

背景模塊主要介紹材料化學(xué)課程在材料科學(xué)中的地位、材料化學(xué)課程內(nèi)容、學(xué)習(xí)目的及學(xué)習(xí)方法，結(jié)合實(shí)際例子（如摔不碎的納米陶瓷刀，“敲不碎、砸不爛”的“玻璃之王”――金屬玻璃等）激發(fā)學(xué)生對課程的興趣。

晶體學(xué)原理模塊中以晶體的周期性和對稱性為教學(xué)重點(diǎn)，結(jié)合宏觀實(shí)例解釋微觀的概念和原理。鑒于晶體學(xué)原理模塊內(nèi)容較為抽象，在教學(xué)過程中采用多媒體與模型（主要是球棍模型）相結(jié)合的方式，通過對比教學(xué)加強(qiáng)學(xué)生對基本概念和原理的掌握。從晶體與非晶體的異同入手引出晶體的周期性和對稱性，從晶棱、晶面和晶胞三個層次分析晶體的特點(diǎn)，結(jié)合X射線衍射完整講解晶體學(xué)知識，引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建完整的晶體學(xué)理論框架。

在學(xué)習(xí)晶體學(xué)知識的基礎(chǔ)上，金屬材料模塊、無機(jī)非金屬材料模塊和高分子材料模塊分別從三大類材料各自的結(jié)構(gòu)出發(fā)結(jié)合制備方法引出材料的性能及應(yīng)用。在金屬材料模塊的教學(xué)中，結(jié)合前期《無機(jī)化學(xué)》中有關(guān)金屬晶體的知識，引出“等徑圓球密堆積”的模型，從而分析金屬單質(zhì)一維、二維和三維密堆積的基本形式。為了使學(xué)生更好的理解二維密堆積中四面體空隙和八面體空隙的產(chǎn)生，在教學(xué)中將學(xué)生分成若干小組，每組發(fā)放一定數(shù)量的乒乓球（代表金屬單質(zhì)原子），請學(xué)生動手排出密堆積的形式。另外，準(zhǔn)備已組合好的模型，讓學(xué)生從不同角度觀察二維密堆積，查找四面體空隙和八面體空隙的位置。通過二維密堆積的詳細(xì)講解和學(xué)生的動手組裝，使學(xué)生更好的理解密堆積，為后續(xù)金屬單質(zhì)的三維密堆積和合金結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。

在金屬材料中除了金屬晶體之外，還涉及到準(zhǔn)晶這一特殊的結(jié)構(gòu)。與晶體的長程有序不同，準(zhǔn)晶具有長程準(zhǔn)周期性平移序和非晶體學(xué)旋轉(zhuǎn)對稱性。這部分的教學(xué)中著重強(qiáng)調(diào)準(zhǔn)晶與晶體在結(jié)構(gòu)上的不同，并由此引出其制備和性能的特殊性。

在無機(jī)非金屬材料模塊的教學(xué)中，引導(dǎo)學(xué)生從比較離子晶體與金屬晶體的結(jié)構(gòu)區(qū)別入手，結(jié)合球棍模型的組裝，使學(xué)生掌握離子晶體結(jié)構(gòu)的解析方法。著重強(qiáng)調(diào)離子晶體結(jié)構(gòu)分析中以往學(xué)生經(jīng)常出現(xiàn)的錯誤。例如氯化銫（CsCl）晶體的解析，學(xué)生在根據(jù)晶體結(jié)構(gòu)示意圖（圖1）進(jìn)行分析時往往得出其為體心立方結(jié)構(gòu)，但實(shí)際上CsCl晶體應(yīng)該是簡單立方結(jié)構(gòu)。該錯誤的出現(xiàn)是因?yàn)閷W(xué)生并未掌握離子晶體結(jié)構(gòu)分析要點(diǎn)。在離子晶體的結(jié)構(gòu)解析中，應(yīng)首先分析負(fù)離子（或正離子）的排列方式，然后查找正離子（或負(fù)離子）的位置及其占據(jù)的空隙類型，最后分析正負(fù)離子的配位數(shù)以及每個晶胞中所含正負(fù)離子個數(shù)。只有按照這樣的分析方式才能正確得出晶體結(jié)構(gòu)。在學(xué)生熟悉無機(jī)材料典型的晶體結(jié)構(gòu)后，引出無機(jī)材料的經(jīng)典制備方法，并比較各種方法間的差異，由此得出材料的性能和應(yīng)用。在晶態(tài)無機(jī)材料的教學(xué)中，穿插近代科研中比較熱門的碳材料（如碳納米管、石墨烯等）和分子篩材料，分析這些材料的特殊結(jié)構(gòu)及由此衍生出的特殊性質(zhì)和應(yīng)用。例如，分子篩材料特殊的孔道結(jié)構(gòu)使其具有擇形催化性能并在石油化工領(lǐng)域中有著非常重要的應(yīng)用。

圖1 氯化銫（CsCl）晶體的結(jié)構(gòu)示意圖

另一方面，在無機(jī)非金屬材料中還涉及到非晶態(tài)材料。教學(xué)過程中通過晶體結(jié)構(gòu)的周期性和對稱性，引出非晶態(tài)材料（如玻璃等）的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，注重新興非晶態(tài)材料（如金屬玻璃）的合成及性能。

在高分子材料模塊的教學(xué)中，引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)高分子與小分子在結(jié)構(gòu)上的差異，引出高分子的晶態(tài)、非晶態(tài)、液晶態(tài)和取向態(tài)。結(jié)合偏光顯微鏡對球晶的觀察，使學(xué)生進(jìn)一步明確晶態(tài)高分子與金屬晶體、離子晶體等的區(qū)別。通過高分子材料的晶態(tài)沒有小分子完善，而其非晶態(tài)的有序性卻高于非晶態(tài)小分子，引出高分子材料具有小分子所不具備的特殊性能和應(yīng)用。

在前景展望模塊，主要從化學(xué)的角度針對材料的發(fā)展進(jìn)行分析，使學(xué)生認(rèn)識到材料的特殊魅力。結(jié)合材料化學(xué)的發(fā)展前沿，提高學(xué)生對材料學(xué)科今后發(fā)展趨勢的認(rèn)識，為學(xué)生成為材料專業(yè)技術(shù)人才奠定堅實(shí)的基礎(chǔ)。

3 結(jié)語在材料化學(xué)課程教學(xué)中，以晶體學(xué)為主線將金屬材料、無機(jī)非金屬材料和高分子材料串聯(lián)在一起。采用比較式教學(xué)、多媒體和模型相結(jié)合的教學(xué)手段，加深學(xué)生對材料結(jié)構(gòu)、制備、性能和應(yīng)用的理解和認(rèn)識，提升學(xué)生分析解決問題的能力。

【參考文獻(xiàn)】

[1]米曉云，張希艷，柏朝暉，等.科研對材料化學(xué)課程教學(xué)的促進(jìn)作用[J].現(xiàn)代教育科學(xué)，2009，1：112-114.

篇7

關(guān)鍵詞：材料化學(xué)；教學(xué)問題；改革趨勢

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.10.244

材料化學(xué)是材料化學(xué)專業(yè)的一門基礎(chǔ)課程以及主干課程，是在化學(xué)學(xué)科、材料科學(xué)的相互交叉、滲透的過程中，形成、發(fā)展起來的，屬于新興的交叉、邊緣學(xué)科。我們所采用的材料化學(xué)課程包括了晶體學(xué)基礎(chǔ)、金屬材料、有機(jī)高分子材料等等內(nèi)容。材料化學(xué)的課程目的是為了使學(xué)生具有初步分析、解決材料中的化學(xué)問題的能力，通過該課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生熟悉材料的合成方法、表征手段，使學(xué)生掌握材料結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)理論，熟悉材料應(yīng)用領(lǐng)域中的一系列知識，掌握材料性質(zhì)與結(jié)構(gòu)的關(guān)系等。并且為了培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，通過對材料化學(xué)課程的系統(tǒng)學(xué)習(xí)，能夠提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。

1 材料化學(xué)教學(xué)中存在的問題

隨著新材料、新技術(shù)、新理論等的出現(xiàn)，材料化學(xué)的快速發(fā)展要求教材不斷更新，材料科學(xué)具有了新的生命力和發(fā)展前景。材料科學(xué)與工程技術(shù)日益融合，材料科學(xué)研究已經(jīng)深入到源自尺度，發(fā)生了深刻的變化，并開拓了新的研究領(lǐng)域，如：微納結(jié)構(gòu)材料等等。并且材料化學(xué)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，作為教材，在日新月異發(fā)展的同時，需要具備基礎(chǔ)性、前沿性和應(yīng)用性特征。但是目前，教材對學(xué)科的原理、規(guī)律等難以闡明，缺乏較強(qiáng)的理化基礎(chǔ)，根本無法適應(yīng)學(xué)科的發(fā)展變化。一些大學(xué)畢業(yè)生就算具備很好的理論基礎(chǔ)，也缺乏適應(yīng)能力，后勁不足的缺點(diǎn)。對于材料化學(xué)研究的目的來說，教材具備應(yīng)用型能夠?qū)W以致用，目的明確；而教材具備前沿性，能夠有利于學(xué)生較快地適應(yīng)日后的科研工作，能夠恰當(dāng)?shù)胤从巢牧峡茖W(xué)發(fā)展。隨著科技的不斷發(fā)展，新型材料的研發(fā)已經(jīng)成了高科技中作為活躍的部分，從實(shí)驗(yàn)開發(fā)到工業(yè)應(yīng)用，材料研究的周期大大縮短，因此，在材料化學(xué)的教材中，需要有意識的突出這一特征。另外，材料化學(xué)學(xué)科發(fā)展實(shí)踐短，研究范圍廣，是一門新興學(xué)科，課程參考教學(xué)資料少，存在本學(xué)科中的新理論、新技術(shù)不能及時充實(shí)到教材中的現(xiàn)象，對教材編著人員素質(zhì)要求高，因此，材料化學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容要體現(xiàn)出與時俱進(jìn)的理念，要進(jìn)行很好的選取、改革和優(yōu)化。

2 材料化學(xué)教學(xué)內(nèi)容的改革趨勢

2.1 材料化學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容的選取

在內(nèi)容選取上，材料化學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容要根據(jù)兩條原則。首先，材料化學(xué)課程教學(xué)的目標(biāo)是“加強(qiáng)基礎(chǔ)、突出應(yīng)用、提高素質(zhì)”，因此，要根據(jù)材料化學(xué)課程的研究內(nèi)容和課程特征，處理好與其他學(xué)科的關(guān)系，材料化學(xué)專業(yè)的材料化學(xué)課程強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)理論，適當(dāng)?shù)亟榻B一些傳統(tǒng)材料，適當(dāng)?shù)丶尤胍恍﹥?nèi)容，如：晶體理論、能帶理論、熱力學(xué)基礎(chǔ)、金屬結(jié)構(gòu)近似模型等等。其中晶體理論包括晶體缺陷、X射線衍射基本原理、晶體結(jié)構(gòu)對稱性等等，不能有物沒有理論，也不能有理論沒有物理，并且還要適當(dāng)?shù)慕榻B一些新型功能材料結(jié)構(gòu)、使用性能等。同時，還要突出其基礎(chǔ)理論性，要與金屬材料、高分子材料、無機(jī)非金屬材料等聯(lián)系起來又區(qū)別開來，突出材料合成條件、結(jié)構(gòu)性能的關(guān)系。其次，要根據(jù)學(xué)校學(xué)科特點(diǎn)，遵循教學(xué)內(nèi)容的選取原則，如：整體優(yōu)化、精選內(nèi)容、跟蹤前沿等，根據(jù)教師的特長及科研成果，體現(xiàn)出課程內(nèi)容的前沿性，實(shí)現(xiàn)課程內(nèi)容的廣度和深度，力求能夠反映出當(dāng)代材料化學(xué)新成就、新工藝等，讓學(xué)生充分了解到材料化學(xué)發(fā)展趨勢，如：納米材料、能源材料等新材料，擴(kuò)大學(xué)生的視野，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2.2 選取與優(yōu)化材料化學(xué)課程內(nèi)容的要求

首先，要了解化學(xué)在材料科學(xué)總的地位，熟悉材料化學(xué)的定義、材料類型、材料應(yīng)用，了解與材料科學(xué)有關(guān)的期刊，了解新型材料的制備方法、功能、用途。材料化學(xué)結(jié)構(gòu)理論要求掌握晶體結(jié)構(gòu)的周期性、對稱性概念與性質(zhì)，主要包括點(diǎn)陣?yán)碚摵途w結(jié)構(gòu)、原子結(jié)構(gòu)等。要求要了解常見的對稱元素系、瘋子的幾何構(gòu)型等等，熟悉金屬、離子化合物晶體，了解群的定義，常見分子點(diǎn)群，了解描述晶體結(jié)構(gòu)的表達(dá)方法，掌握金屬鍵能帶理論、金屬單質(zhì)結(jié)構(gòu)的近似模型，了解晶體學(xué)語言轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)語言等的方法，熟悉分子之間作用力等，了解不同化學(xué)元素等對材料性能的影響，了解不同材料的本質(zhì)區(qū)別。材料化學(xué)合成原理與技術(shù)，要掌握材料制備技術(shù)，如：無定型材料的制備和晶體材料的制備等，熟悉無機(jī)材料制備基礎(chǔ)理論，如：化學(xué)熱力學(xué)、動力學(xué)等，熟悉高分析材料合成原理與方法。如：自由基聚合、高分子化學(xué)反應(yīng)等。并且要熟悉晶體X射線衍射原理等等。其次，要加深理解各種傳統(tǒng)材料結(jié)構(gòu)決定性能的觀點(diǎn)，熟悉幾類重要材料，如：玻璃與陶瓷、聚合物等。另外，要熟悉納米材料概念、技術(shù)等應(yīng)用前景，了解光學(xué)功能材料、電性能材料等。

2.3 材料化學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容選取措施

一為了幫助學(xué)生順利抵學(xué)習(xí)材料化學(xué)的基本原理，要重視由表入里、由淺入深的認(rèn)知過程，處理好材料結(jié)構(gòu)與性能、宏觀與微觀的關(guān)系。

二為了貫徹少而精、精而新、新而優(yōu)的原則，在講解課程基礎(chǔ)知識的同時，要注重理論的連貫性，注意適當(dāng)穿插新的研究成果，處理好課程內(nèi)容更新與精選、更新與基礎(chǔ)的關(guān)系，拓寬學(xué)生的知識面，注重其他課程和學(xué)科的滲透、促進(jìn)作用。

三為了鞏固學(xué)生學(xué)到的知識，要充分發(fā)揮例題習(xí)題的作用，使學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的知識去分析、解決問題。加強(qiáng)學(xué)生的練習(xí)，拓展并深化對基本概念、原理的理解，檢查學(xué)生對課程內(nèi)容的理解和掌握程度，提高其分析問題和解決問題的能力。

四為了訓(xùn)練學(xué)生演繹法和歸納法兩種思維方式，要重視演繹法和歸納法的學(xué)習(xí)、運(yùn)用，為化學(xué)理論提供一種思維體制，總結(jié)更新知識，培養(yǎng)學(xué)生觀察、分析、推理等能力。

五為了提高學(xué)生的創(chuàng)新意識和綜合素質(zhì)，要注重理論聯(lián)系實(shí)際，注重實(shí)驗(yàn)技能的訓(xùn)練，處理好理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的關(guān)系，通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)加深對原理的理解。

參考文獻(xiàn)：

[1]李奇.材料化學(xué)精品課程建設(shè)的實(shí)踐與思考[J].化學(xué)教育，2012（09）.

篇8

關(guān)鍵詞：高分子化學(xué)；考試方法；考試改革

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-9324（2012）07-0117-03

考試不僅是測定和檢驗(yàn)學(xué)校教學(xué)質(zhì)量最基本、最重要的方式，也是關(guān)系教學(xué)質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。目前，國內(nèi)工科高校各專業(yè)課程考試都存在著一個普遍的問題——考試偏重于理論內(nèi)容的考核，而輕視學(xué)生解決實(shí)際問題能力的考查，考試形式集中單一，常常是“一紙考卷定成績”。這種考試模式會導(dǎo)致學(xué)生平時不下工夫?qū)W習(xí)，考前突擊復(fù)習(xí)，畢業(yè)后重理論、輕實(shí)踐，綜合素質(zhì)下降而不能滿足社會的需要。[1，2]因此，對傳統(tǒng)的考試內(nèi)容和形式進(jìn)行改革，有意識地激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新精神，加強(qiáng)學(xué)生科研能力的培養(yǎng)，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性的考試模式勢在必行。結(jié)合學(xué)校的考試改革，針對本校高分子類專業(yè)的高分子化學(xué)課程考試的現(xiàn)狀，提出如何通過課后作業(yè)、期中考試、期末考試相結(jié)合的形式考核專業(yè)理論知識，通過分散考核、課后專題調(diào)研報告等方式來考核學(xué)生解決實(shí)際問題能力，以分散期末考試的壓力，有利于學(xué)生對所學(xué)知識的鞏固和掌握，達(dá)到素質(zhì)教育的目的。

一、高分子化學(xué)課程特點(diǎn)及考試現(xiàn)狀

高分子化學(xué)課程是高分子材料以及相關(guān)專業(yè)的基礎(chǔ)課程，是研究高分子的合成原理及其化學(xué)反應(yīng)的一門科學(xué)。通過該課程的課堂教學(xué)及與課程配套的實(shí)驗(yàn)課程，使學(xué)生掌握高分子的基本概念、合成高分子化合物的基本原理、聚合方法的選擇、控制聚合反應(yīng)速度和分子量以及分子量分布的方法、高分子化學(xué)反應(yīng)的特征等。該課程需要有機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)等為基礎(chǔ)，是后繼的專業(yè)課程——聚合物制備工程基礎(chǔ)、聚合物合成原理及工藝學(xué)等的必備課程。該課程在整個高分子科學(xué)知識體系中起到承前啟后的作用，它的基礎(chǔ)內(nèi)容如縮聚反應(yīng)、自由基聚合、共聚合反應(yīng)、離子聚合、聚合反應(yīng)實(shí)施方法、聚合物的化學(xué)變化等對本專業(yè)的其他基礎(chǔ)課程——聚合物制備工程基礎(chǔ)、聚合物合成原理及工藝學(xué)、高分子前沿、功能高分子等課程奠定理論基礎(chǔ)。[3]由于高分子化學(xué)課程本身涉及物理化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、化工原理等學(xué)科領(lǐng)域，且也是高分子類專業(yè)學(xué)生接觸的第一門與專業(yè)相關(guān)的課程，課程內(nèi)容又涉及大量化學(xué)反應(yīng)，學(xué)生對此缺乏直觀的認(rèn)識，因此單一的講授常常會使學(xué)生感覺非?？菰锒y于理解，進(jìn)而缺乏學(xué)習(xí)興趣，因此學(xué)生普遍感到此課程難學(xué)。針對以上問題，結(jié)合高分子化學(xué)課程省級精品課程建設(shè)，我們嘗試進(jìn)行了一系列教學(xué)方法的改革：采用在授課過程中提出一些與科研生產(chǎn)實(shí)際相關(guān)的問題，引導(dǎo)學(xué)生通過運(yùn)用所學(xué)的授課內(nèi)容相關(guān)知識予以解決，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，以此加深學(xué)生對授課內(nèi)容的理解；采用多媒體給學(xué)生演示一些實(shí)驗(yàn)、工業(yè)生產(chǎn)過程；采用動畫方式向?qū)W生展示相關(guān)原理，這樣更生動、直觀地將知識傳授給學(xué)生，以達(dá)到較好的教學(xué)效果；對課后的習(xí)題分類處理，對難度較大的習(xí)題進(jìn)行課間解答，對于一般難度的則課外解答。但根據(jù)多年的授課經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，仍有學(xué)生在期末面對考試時，還存在只死記硬背書本內(nèi)容的現(xiàn)象和“臨時突擊”應(yīng)付期末考試的現(xiàn)象?？荚嚨哪康氖峭ㄟ^對課程教學(xué)效果的檢測，幫助教師和學(xué)生發(fā)現(xiàn)課程教學(xué)中存在的問題，進(jìn)而采取適當(dāng)措施予以改進(jìn)，不斷提高教學(xué)質(zhì)量。在科技飛速發(fā)展的新形勢下，傳統(tǒng)的考試已不能滿足對學(xué)生知識掌握程度的評價要求。因此，有必要對考試制度、模式、內(nèi)容和方法進(jìn)行改革，使之更科學(xué)、合理，并能充分發(fā)揮其積極功能。于是，從我校高分子類專業(yè)的實(shí)際出發(fā)，我們提出對高分子化學(xué)課程考試進(jìn)行改革，在課程考試中引入先進(jìn)理念，注重平時考核，實(shí)施全學(xué)期分散式考試、動態(tài)考核的管理方式。過程中采用“全面性一體化”考試模式。

二、“全面性一體化”考試模式的總體思路及預(yù)期目標(biāo)

改變專業(yè)基礎(chǔ)課只重視理論教學(xué)、學(xué)生只是機(jī)械記憶專業(yè)理論課的弊端。通過考試改革使學(xué)生更加牢固地掌握本課程所學(xué)基礎(chǔ)知識。除期末考試以外，還結(jié)合課后作業(yè)、期中考試、課后專題調(diào)研報告等形式考核專業(yè)理論知識，通過分散考核的方式改變學(xué)生以往死記硬背、“臨時突擊”的情況，讓學(xué)生把工夫下在平時，通過考核方式的改變提高學(xué)生學(xué)習(xí)效果。

篇9

“卓越工程師培養(yǎng)計劃”是要培養(yǎng)造就一大批創(chuàng)新能力強(qiáng)、適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展需要的高質(zhì)量各類型工程技術(shù)人才。其突出特點(diǎn)是：強(qiáng)調(diào)行業(yè)企業(yè)深度參與教學(xué)過程，學(xué)校按照通用標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)培養(yǎng)工程人才；強(qiáng)化培養(yǎng)學(xué)生的工程能力和創(chuàng)新能力。這使得工科專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)、培養(yǎng)方案、培養(yǎng)計劃、教學(xué)大綱面臨著調(diào)整，現(xiàn)有的各工程類配套專業(yè)教材面臨著再造改編。教學(xué)改革的主要內(nèi)容是課程體系的改革與建設(shè)，教材建設(shè)是教學(xué)質(zhì)量的重要保障，是教學(xué)改革的最終體現(xiàn)和固化。

“卓越工程師培養(yǎng)計劃”由試點(diǎn)學(xué)校的試點(diǎn)專業(yè)切入，已在逐漸展開，并在不斷地繼續(xù)發(fā)展。涉及的學(xué)校與學(xué)科在不斷增加。材料專業(yè)由于行業(yè)涉及面廣、學(xué)科交叉突出，與工程實(shí)踐結(jié)合緊密等特點(diǎn)，促使高分子材料、無機(jī)非金屬材料等專業(yè)率先參與了卓越工程師的教學(xué)改革，重構(gòu)了課程體系和教學(xué)內(nèi)容。高校教材出版是組織和開展高校教學(xué)改革活動的基本工具之一，由此引發(fā)出對教材建設(shè)的思考與調(diào)整。教材建設(shè)該如何傳承與創(chuàng)新？

一、教材的框架體系需調(diào)整

材料科學(xué)與工程學(xué)科內(nèi)容紛繁，培養(yǎng)出適應(yīng)材料產(chǎn)業(yè)和技術(shù)飛速發(fā)展的工程技術(shù)人才，是教育教學(xué)的核心使命。教材作為服務(wù)于教學(xué)的的主要載體，是教與學(xué)的必備工具。在以學(xué)科人才培養(yǎng)教育模式下，材料專業(yè)按照“材料科學(xué)與工程”（大材料）一級學(xué)科設(shè)置基礎(chǔ)課，按照材料的分類（金屬材料、無機(jī)非金屬材料、高分子材料、復(fù)合材料等）設(shè)置二級學(xué)科的材料類專業(yè)基礎(chǔ)課程和專業(yè)主干課程。教材建設(shè)以基礎(chǔ)課（含材料類的工程基礎(chǔ)、材料類的專業(yè)基礎(chǔ)）教材、專業(yè)核心課教材、專業(yè)課教材為主體框架，專業(yè)方向課教材、實(shí)驗(yàn)教材為輔的格局。教材在內(nèi)容上注重各材料知識點(diǎn)的闡述，專業(yè)理論知識的連貫性，工程教育貫穿于工藝過程之中；強(qiáng)調(diào)材料科學(xué)的基礎(chǔ)內(nèi)涵。

根據(jù)“卓越計劃”，人才培養(yǎng)模式定位在“有創(chuàng)意、能創(chuàng)新、善創(chuàng)業(yè)”的優(yōu)秀工程師，材料類教學(xué)指導(dǎo)委員會制定了指導(dǎo)性專業(yè)規(guī)范，探討創(chuàng)新工程教育人才培養(yǎng)模式，建立核心課程、深度課程、廣度課程、設(shè)計課程。重新審視通識課、專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)課的比例。為多樣化培養(yǎng)目標(biāo)，分類制定實(shí)踐教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)教育和就業(yè)指導(dǎo)貫穿人才培養(yǎng)全過程，課程框架圍繞著課程體系―實(shí)踐教學(xué)―工程訓(xùn)練進(jìn)行重構(gòu)。五大類課程（工程技術(shù)類課程、數(shù)學(xué)和科學(xué)類課程、設(shè)計類課程、人文社科類課程、創(chuàng)業(yè)教育類課程）相互交叉滲透。現(xiàn)有教材的再造以此結(jié)構(gòu)為依據(jù)，教材內(nèi)容貫穿著：通識教育――學(xué)科基礎(chǔ)――專業(yè)教育，認(rèn)識實(shí)習(xí)――工程實(shí)踐，畢業(yè)設(shè)計。突出工程實(shí)踐教學(xué)主線、工程設(shè)計能力培養(yǎng)主線。

1． 夯實(shí)專業(yè)基礎(chǔ)課教材 對原有材料類專業(yè)課基礎(chǔ)教材，根據(jù)材料的分類及各自特點(diǎn)進(jìn)行適當(dāng)整合。依據(jù)材料的共性與個性，學(xué)科基礎(chǔ)與工程基礎(chǔ)，建立基礎(chǔ)知識的橫向平臺課教材與縱向平臺課教材。

2． 設(shè)計實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)類教材 拓展課程實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計等類的教材建設(shè)，構(gòu)建基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)――專業(yè)實(shí)驗(yàn)――工程實(shí)訓(xùn)――創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的教材體系。實(shí)驗(yàn)教材符合遞進(jìn)式實(shí)踐教學(xué)體系。

3． 充實(shí)素質(zhì)培養(yǎng)類教材 意在突出工程系統(tǒng)能力、工程管理能力、技術(shù)創(chuàng)新能力。對不同材料的突出反映由知識的建立到能力的培養(yǎng)。教材重在體現(xiàn)各類材料的知識應(yīng)用能力、知識遷移能力，加強(qiáng)材料專業(yè)方向的創(chuàng)業(yè)指導(dǎo)性教材建設(shè)。

教材體系的建立以加強(qiáng)各材料類專業(yè)基礎(chǔ)的“專業(yè)教育”與彰顯工程特色的“工程設(shè)計教育”為核心，組織各材料類專業(yè)的通識教育與學(xué)科基礎(chǔ)課程體系的教材的建設(shè)。課程結(jié)構(gòu)的調(diào)整帶動了教材框架的重構(gòu)。

二、教材的內(nèi)容特色需調(diào)整

以往的材料類教材所反映的知識體系，是由幾大材料（金屬材料、無機(jī)非金屬材料、高分子材料等）的各自知識點(diǎn)、知識單元、知識領(lǐng)域三個層次組成。材料科學(xué)與工程的頂層模式是利用材料的成分\結(jié)構(gòu)、合成\加工、物化性質(zhì)、使用性能四要素之間的關(guān)系來選擇或設(shè)計一種材料，以滿足具體應(yīng)用的綜合性能標(biāo)準(zhǔn)。教材內(nèi)容體現(xiàn)材料的多元化，教材的使用是以課程灌輸為主的模式。

材料類的卓越工程師的培養(yǎng)，旨在掌握材料科學(xué)與工程專業(yè)的基本原理和基礎(chǔ)知識，具有扎實(shí)的基礎(chǔ)理論、寬厚的專業(yè)知識和突出的實(shí)踐能力，獲得卓越工程師的基本訓(xùn)練，能勝任材料生產(chǎn)工藝及設(shè)備開發(fā)與利用、新材料的開發(fā)、生產(chǎn)組織管理以及應(yīng)用等工作，具有較強(qiáng)的工程素質(zhì)、創(chuàng)新意識、實(shí)踐能力和寬廣視野的創(chuàng)新型工程科技人才。基于這個培養(yǎng)目標(biāo)，整合與重組課程體系，賦予教材編寫內(nèi)容新內(nèi)涵。教材應(yīng)充分體現(xiàn)理科對工科的支撐、體現(xiàn)學(xué)科的交叉、體現(xiàn)學(xué)科發(fā)展的前沿、體現(xiàn)實(shí)踐環(huán)節(jié)的訓(xùn)練。引入解決工程實(shí)際問題為先導(dǎo)的教學(xué)指導(dǎo)思想。

1.專業(yè)通識課類教材 凸顯各材料類綜合型的基礎(chǔ)知識、基本技能。把基本概念的理性知識融入感性認(rèn)識。

2.專業(yè)核心課類教材 工程教材的思路不單純是以各材料的加工工藝流程為主線，介紹工藝原理與過程，而嘗試以具體的實(shí)際操作為例，將基礎(chǔ)知識融入現(xiàn)場的操作過程。

3.專業(yè)選修課類教材 體現(xiàn)加強(qiáng)工程實(shí)踐、工程設(shè)計能力的培養(yǎng)，使教材更加反映學(xué)科交叉，涉及內(nèi)容廣泛、分而不散的特點(diǎn)。

卓越工程師的專業(yè)培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)包含了國標(biāo)（國家的通用標(biāo)準(zhǔn)）、行標(biāo)（具體行業(yè)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)）、校標(biāo)（不同學(xué)校的各自標(biāo)準(zhǔn)）。三個層面的專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對各類材料的教學(xué)培養(yǎng)計劃提出更高的要求，課程設(shè)置更加復(fù)雜，教學(xué)用書更加多選。各材料類專業(yè)教材趨于個性化，實(shí)驗(yàn)教材趨于應(yīng)用化。教材內(nèi)容定位強(qiáng)化基礎(chǔ)、面向應(yīng)用、重視實(shí)踐。

教材建設(shè)為多元素、多元化的過程。1.要兼顧適應(yīng)不同類型高校材料類專業(yè)教學(xué)的需要，教材具有不同風(fēng)格和特色；2.要促進(jìn)高校與行業(yè)合作編寫實(shí)踐教材；3.要考慮不同載體和不同形式的教材（即紙質(zhì)教材和數(shù)字化教材，授課型教材和輔助型教材）；4.要借鑒國外優(yōu)秀教材，探索與國外合作編寫或改編優(yōu)秀教材、雙語教材。

三、教材的編寫資源需調(diào)整

卓越工程師培養(yǎng)是人才培養(yǎng)的一項(xiàng)創(chuàng)新舉措，也是一個系統(tǒng)工程，改革工程教育人才培養(yǎng)模式，提升學(xué)生的工程實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力和國際競爭能力。實(shí)施新的教學(xué)計劃，教材建設(shè)是保障。新型教材出版的任務(wù)已經(jīng)擺在我們面前。教材的作者資源作為教學(xué)改革的執(zhí)行者，是教材改革的核心人物。

教材的作者既是主體又是客體，具有作者與讀者的雙重身份。同時也是教學(xué)理念的實(shí)施者，在以授課型為主的教學(xué)理念下，教材的編寫者即為專業(yè)學(xué)科教授、授課教師。教材的編寫過程僅為基礎(chǔ)理論知識系統(tǒng)傳播與傳授。對作者編寫教材的要求是概念清晰、原理透徹、敘述條理。教師的角色是通過課堂教學(xué)，使學(xué)生掌握工程師的基礎(chǔ)理論知識。

針對卓越工程師的培養(yǎng)目標(biāo)和方案，對教材編寫內(nèi)容及方式提出新的要求。教材的編寫不僅反映專業(yè)知識，還要突出實(shí)踐的技能；不僅體現(xiàn)理性認(rèn)識，還要轉(zhuǎn)化成感性認(rèn)識；不僅局限于課堂教學(xué)，還要突出實(shí)訓(xùn)能力。教材要順應(yīng)行業(yè)發(fā)展需要、體現(xiàn)行業(yè)發(fā)展優(yōu)勢、發(fā)揮行業(yè)組織優(yōu)勢。編寫、使用體現(xiàn)與行業(yè)緊密聯(lián)系的教材，僅依靠學(xué)校的作者資源是不夠的，應(yīng)充分發(fā)揮行業(yè)企業(yè)專家在教材建設(shè)中的作用，打造適應(yīng)卓越工程師培養(yǎng)的專兼職結(jié)合的師資隊(duì)伍。建立企業(yè)工程技術(shù)專家和學(xué)科專業(yè)教授共同組成教學(xué)指導(dǎo)委員會，由在校教授與企業(yè)高級工程師共同組織的教材編寫隊(duì)伍。企業(yè)行業(yè)的深度參與，強(qiáng)化了教材編寫隊(duì)伍的建設(shè)。

企業(yè)工程實(shí)踐師資隊(duì)伍建設(shè)是保證學(xué)生工程實(shí)踐教育質(zhì)量的關(guān)鍵，校企間加強(qiáng)合作，共同建設(shè)一支專業(yè)基礎(chǔ)扎實(shí)、業(yè)務(wù)能力強(qiáng)、熱愛教育事業(yè)的師資隊(duì)伍，指導(dǎo)學(xué)生工程實(shí)踐。企業(yè)教師不僅指導(dǎo)學(xué)生實(shí)習(xí)，還可以指導(dǎo)學(xué)生的課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計，講授相關(guān)實(shí)踐性強(qiáng)的一些課程，并參與相關(guān)教材的編寫。 校企雙方共同建設(shè)實(shí)踐課程體系和教學(xué)內(nèi)容，共同制定每門課程的教學(xué)大綱，按照知識體系-知識單元-知識點(diǎn)的框架，確定教學(xué)內(nèi)容，合編教材。校企雙方共同建設(shè)工程實(shí)踐課程系列教材，才能使教材充分體現(xiàn)先進(jìn)性、實(shí)踐性、系統(tǒng)性的特點(diǎn)，

篇10

關(guān)鍵詞：材料基因組；“材料計算與模擬”；教學(xué)探索

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

本文旨在通過總結(jié)教學(xué)實(shí)踐中出現(xiàn)的問題與經(jīng)驗(yàn)，尋找不足，探索一套計算材料學(xué)理論和實(shí)踐相結(jié)合的有效教學(xué)模式。探索理論與實(shí)踐的有效結(jié)合，是計算材料學(xué)教學(xué)的必備，也是材料基因組計劃的背景需要。

一、“材料計算與模擬”課程特點(diǎn)

“材料計算與模擬”是面向材料科學(xué)與工程專業(yè)本科三年級學(xué)生開設(shè)的專業(yè)課程，教學(xué)內(nèi)容主要包括計算材料學(xué)的基本概念和尺度分類、常用材料結(jié)構(gòu)建模方法、分子動力學(xué)方法理論和實(shí)踐、密度泛函理論和實(shí)踐、蒙特?卡羅方法等。

具體來說，該課程具有以下特點(diǎn)。

（1）多學(xué)科交叉：該課程涉及的理論基礎(chǔ)知識融合材料學(xué)、物理、化學(xué)、統(tǒng)計學(xué)等學(xué)科知識，還包括生物、電子、機(jī)械等方面的知識。

（2）課程培養(yǎng)目標(biāo)明確：該課程是在材料基因組計劃大背景下開設(shè)的，旨在培養(yǎng)具有材料基因組計劃視野、具備一定材料計算設(shè)計實(shí)踐能力的卓越工程師。

（3）實(shí)踐與理論相結(jié)合：類似課程均采用理論與實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)方式，但該課程更加偏向于實(shí)踐教學(xué)部分，在實(shí)踐教學(xué)中穿插講解基本理論知識。

（4） 課程覆蓋面廣：課程內(nèi)容涉及經(jīng)典分子動力學(xué)方法、密度泛函理論、蒙特?卡羅方法等多尺度計算模擬方法，可應(yīng)用于納米材料、金屬材料、高分子材料、半導(dǎo)體材料等諸多領(lǐng)域。

二、實(shí)踐與理論相結(jié)合的教學(xué)方式

長期以來，涉及計算機(jī)應(yīng)用的課程均采用理論與實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)方式，通常的做法是先講授基礎(chǔ)理論知識，然后再進(jìn)行上機(jī)實(shí)踐練習(xí)，以理論教學(xué)為主，以實(shí)踐練習(xí)為輔。此教學(xué)方式的不足之處在于現(xiàn)有材料計算模擬軟件實(shí)際應(yīng)用操作與其內(nèi)在基礎(chǔ)理論知識有一定程度的脫節(jié)，更像是“黑匣子”，學(xué)生在實(shí)踐過程中難以運(yùn)用理論知識解決實(shí)際問題。該課程在教學(xué)過程中，更側(cè)重于實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，同時引入慕課等新的教學(xué)模式作為補(bǔ)充。

（1） 以實(shí)踐教學(xué)為主，以理論教學(xué)為輔。該課程目標(biāo)在于培養(yǎng)學(xué)生的材料計算模擬實(shí)踐動手能力，因此在教學(xué)內(nèi)容的安排上側(cè)重于上機(jī)實(shí)踐課程。通過簡單案例的演示及實(shí)踐操作，使學(xué)生對材料計算模擬過程有一個大致了解，針對實(shí)踐過程中各個操作部分涉及的基本原理知識進(jìn)行講解，并對整個知識點(diǎn)進(jìn)行串聯(lián)梳理。學(xué)生對整個計算過程熟悉后，教師再不斷增大案例難度和理論深度。整個教學(xué)過程的重點(diǎn)在于讓學(xué)生熟練掌握現(xiàn)有材料計算模擬軟件平臺的使用方法，理解操作背后的基本原理。

（2）不斷更新豐富教學(xué)實(shí)踐案例。目前“材料計算與模擬”領(lǐng)域的基礎(chǔ)理論基本已經(jīng)定型，應(yīng)用分子動力學(xué)、密度泛函理論等基本理論的實(shí)踐案例也有很多。本課程的實(shí)踐教學(xué)不再以固定案例作為教材，而是根據(jù)最新材料對計算文獻(xiàn)不斷地進(jìn)行更新，保證實(shí)踐教學(xué)案例的先進(jìn)性和實(shí)用性，同時補(bǔ)充當(dāng)前材料基因組計劃涉及的知識點(diǎn)，做到實(shí)踐教學(xué)的與時俱進(jìn)。

（3） 引入慕課作為課堂教學(xué)的補(bǔ)充。在材料計算與模擬教學(xué)過程中，不同學(xué)生的理解力不同。慕課的引入可使學(xué)生根據(jù)各自的學(xué)習(xí)程度進(jìn)行課后學(xué)習(xí)，便于學(xué)生掌握理論知識點(diǎn)和實(shí)踐操作。

總之，在材料基因組計劃的教學(xué)背景下，培養(yǎng)和強(qiáng)化學(xué)生在材料計算與模擬方面的實(shí)踐動手能力是大勢所趨。調(diào)整理論和實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容比例，不斷豐富實(shí)踐案例，引入慕課等新教學(xué)模式，都有利于提高“材料計算與模擬”課程的教學(xué)質(zhì)量。在材料基因組大背景下，“材料計算與模擬”課程的教學(xué)改革仍處于探索階段，需要長時間不斷加以改進(jìn)，積累經(jīng)驗(yàn)。但我們相信，堅持以人為本，將實(shí)踐應(yīng)用作為最終目標(biāo)，堅持改進(jìn)教學(xué)環(huán)節(jié)中的每個細(xì)節(jié)，提升“材料計算與模擬”課程的教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)：